JP2023530100A - 再構成可能な無人航空機 - Google Patents

Abstract

本願の実施の形態は、ペイロードの形状、サイズ、重量に基づいてその形状を再構成し、ペイロード配送をリアルタイムで効率的に実行する、再構成可能な無人航空機（１００）を提供する。再構成可能な無人航空機（１００）は、コーナーに配置され、１又は２以上のシザーユニット（１０４Ａ～Ｎ）により接続された１又は２以上のローターユニット（１０２Ａ～Ｎ）を有する。再構成可能な無人航空機（１００）は、第１の位置のペイロードに接近し、ペイロードの位置および寸法をカメラで分析し、１又は２以上のシザーユニット（１０４Ａ～Ｎ）がペイロードのサイズ及び形状に応じて少なくとも１回の伸長または圧縮を行ってその長さを調整し、再構成可能な無人航空機（１００）内にペイロードを取り込む。再構成可能な無人航空機（１００）は、第１の場所からペイロードを運んで離陸し、第２の場所に着陸する。【選択図】図１

Description

本明細書の実施形態は、一般にペイロード輸送システムに関し、より詳細には、ペイロードを効率的かつ迅速に配送するためにペイロードに基づいて再構成可能な無人航空機に関する。

無人航空機（ＵＡＶ）は、空気力を使用して機体を持ち上げ、自律的に飛行するか、又は人間のオペレータによって遠隔で操縦される、人間のオペレータのいない動力付き航空機として定義される。ＵＡＶは、致死的又は非致死的なペイロードを運搬するために使用することができる。ドローンは、自然環境及び人工環境で自律的に飛行することができる、無人航空機（ＵＡＶ）とも呼ばれる種類のロボットである。これらのロボットは、それらの用途に関していくつかのサイズ及び仕様で設計されており、しばしば防御機構に関連付けられる場合もある。輸送、民間作業、通信、農業、災害軽減、環境保全、及び監視を含め、人間をドローンに置き換えることができる広範囲の用途がある。複雑な人間環境を切り抜けるためには、知覚知能を備えたドローンが必要である。

今日では、ドローン配送は、ヘルスケア、食品配送、及び郵便のペイロード又は製品配送などの民間の側面で使用されている。ドローン配送が民間タスクに利用される場合、既存のシステムは、ペイロード重量（約２ポンド）、形状、制限された飛行範囲（約１２マイル）、飛行時間、ペイロードの重心が明らかである通常のペイロードを可能にする固定シャーシなどのいくつかの制限を有する。既存のシステムは、ペイロードがドローンのクワドロータに取り付けられ、次いでドローンが目的地に飛行することを可能にする。しかし、重心を計算できない不規則な形状のペイロードに関しては、既存のシステムは好ましくない。

既存のシステムは、取り付けられたペイロードの重心（ＣＯＭ）がドローンのＣＯＭの近くにある場合、ペイロード配送において効率的である。一部のモータは、ヒューマンエラーに起因して適切に取り付けられていない場合、ペイロード配送中に他のモータよりも大きな力を及ぼす可能性があり、その結果、より高い電流引き出し、制御性の問題、及び他の非効率性が生じるため、ペイロードが細長い又は不規則な形状である場合、既存のシステムは好ましくない。すべてのペイロードが運搬されるドローンと同様のＣＯＭを有しているわけではなく、その配送中により高い電流引き出し、制御性の問題、及び他の非効率性をもたらすため、これは、一般的なシナリオである。既存のシステムの別の欠点は、ペイロードをドローンに配置するための機械的グリッパ、電磁石、又はボックスのような追加の把持機構が必要であることである。機械的グリッパ及びボックスの使用は、ドローンが運搬することができるペイロードの最大サイズに制限を加える。ペイロードを保持するために電磁石を使用することは、ペイロードが磁性材料で作製される必要があることを意味する。また、機械的及び電磁的把持機構は、ドローン上にペイロードを保持するために追加の活性エネルギーを必要とする。電磁石グリッパは振動の影響を受けやすい。全体として、追加の把持機構は、運搬されるペイロードに制約を課す。既存の設計は、様々な形状、サイズなどを有するペイロードに起因して小さな非効率性が発生する可能性があるため、ドローンが毎日膨大な数のペイロードを配送しなければならない商業的な物流シナリオでは好ましくない。これらの小さな非効率性は、積み重なって、非常に非効率的なプロセスを作り出す可能性があり、商業的な物流シナリオに悪影響を及ぼす可能性がある。

したがって、現在のシステムに関連する欠点を克服するために、ペイロードを効率的かつ迅速に配送するように再構成可能な無人航空機が依然として必要とされている。

上記を考慮して、本明細書の一実施形態は、リアルタイムでペイロードを配送するためにペイロードの形状及びサイズに基づいてその形状を再構成する再構成可能な無人航空機を提供する。再構成可能な無人航空機は、１つ又は複数のロータユニットと、１つ又は複数のシザーユニットと、１つ又は複数のパイプとを含む。１つ又は複数のロータユニットは、１つ又は複数のバッテリスロットと、遠隔装置にデータを通信し、遠隔装置からコマンドを受信するように構成された通信モジュールとを含む。１つ又は複数のロータユニットに接続された１つ又は複数のシザーユニットは、１つ又は複数のロータユニットが遠隔装置からコマンドを受信したときに、ペイロードの形状及びサイズに基づいて再構成可能な無人航空機の長さ及び向きを調整する。１つ又は複数のシザーユニットは、シザー機構を使用して、再構成可能な無人航空機内にペイロードを収めるために、１つ又は複数のシザーユニットの伸長又は圧縮のうちの少なくとも一方を実行するように構成される。１つ又は複数のパイプは、リアルタイムで第１の位置から第２の位置にペイロードを配送するために、１つ又は複数のブラシレス直流（ＤＣ）モータと、１つ又は複数のプロペラとを含む。

いくつかの実施形態では、１つ又は複数のロータユニットの各々は、再構成可能な無人航空機を制御するために１つ又は複数のロータユニット間に分散する飛行コントローラ、パラシュートシステム、カメラ、及び全地球測位システム（ＧＰＳ）モジュール又はリアルタイムキネマティック（ＲＴＫ）のいずれかを含む。

いくつかの実施形態では、カメラは、再構成可能な無人航空機がペイロードに接近したときのペイロードの位置、ペイロードの長さ、又はペイロードの幅のうちの少なくとも１つを分析する。

いくつかの実施形態では、１つ又は複数のロータユニットは、再構成可能な無人航空機内のペイロードのサイズ及び形状に基づいて１つ又は複数のシザーユニットの長さを調整する１つ又は複数のアクチュエータを含む。

いくつかの実施形態では、１つ又は複数のシザーユニットを伸長及び圧縮させるために、１つ又は複数のシザーユニットの長さは、１つ又は複数のアクチュエータを使用して作動される。

いくつかの実施形態では、１つ又は複数のアクチュエータは、シザー機構の長さを制御するための１つ又は複数のリニアアクチュエータを含む。１つ又は複数のシザーユニットは、平行シザー機構を使用して、１つ又は複数のシザーユニットの伸長又は圧縮のうちの少なくとも一方を実行する。

いくつかの実施形態では、１つ又は複数のシザーユニットは、ペイロードが再構成可能な無人航空機内に収まるときに１つ又は複数のシザーユニットをロックするロック機構を含む。

いくつかの実施形態では、再構成可能な無人航空機は、１つ又は複数のシザーユニットの長さを変更する際の自由度を使用して、ペイロードの形状及びサイズと一致するように１つ又は複数の異なる形状に再構成される。

最大拡張範囲を変更するために、再構成可能な無人航空機の１つ又は複数のシザーユニットを追加／削除することができ、これによりモジュール性を提供する。１つ又は複数のシザーユニットにおけるシザー機構は、広範囲の拡張を可能にする。再構成可能な無人航空機は、１つ又は複数のシザーユニットを拡張することによって非常に大きな物体を把持し、１つ又は複数のシザーユニットを圧縮することによって非常に小さな物体を把持する。再構成可能な無人航空機は、保管目的のために小さな形態に圧縮することができる。

再構成可能な無人航空機は、ペイロードの適切な配置を可能にするとともに、ペイロードの自律的なピックアップから、その好ましい位置におけるその配送までの動作を容易にする。再構成可能な無人航空機はまた、人間の介入なしにペイロードの重心（ＣＯＭ）を自動的に中心合わせし、それぞれ迅速かつ効率的なプロセスをもたらす。再構成可能な無人航空機は、人間の介入なしに、様々な形状及びサイズのクレートをピックアップしてフロントラインに輸送することができる緊急軍事作業中の防御に使用することができる。再構成可能な無人航空機は、様々な目的のために機体を再設計する必要なく、任意の種類のペイロードを収容する。ロック機構を用いてペイロードを把持するために、再構成可能な無人航空機のシャーシがそれに応じて再構成されるので、追加の把持機構はもはや必要なくなる。

本明細書の実施形態のこれら及び他の態様は、以下の説明及び添付の図面と併せて考慮すると、よりよく理解される（ａｐｐｒｅｃｉａｔｅｄ ａｎｄ ｕｎｄｅｒｓｔｏｏｄ）であろう。しかしながら、以下の説明は、好ましい実施形態及びその多くの特定の詳細を示しているが、限定ではなく例示として与えられていることを理解されたい。本明細書の実施形態の趣旨から逸脱することなく、本明細書の実施形態の範囲内で多くの変更及び修正を行うことができ、本明細書の実施形態はすべてのそのような修正を含む。

本明細書の実施形態は、図面を参照した以下の詳細な説明からよりよく理解されるであろう。

本明細書のいくつかの実施形態による、再構成可能な無人航空機の概略図である。

本明細書のいくつかの実施形態による、図１の再構成可能な無人航空機のロータユニットの等角正面図である。

本明細書のいくつかの実施形態による、図１の再構成可能な無人航空機のロータユニットの等角背面図である。

本明細書のいくつかの実施形態による、図１の再構成可能な無人航空機のシザーユニットの等角正面図である。

本明細書のいくつかの実施形態による、クワドロータを有する再構成可能な無人航空機のシミュレーションのユーザインターフェースを示す図である。

本明細書のいくつかの実施形態による、クワドロータを有する再構成可能な無人航空機の、正方形のペイロードについての追跡比較のグラフ表示を示す。 本明細書のいくつかの実施形態による、クワドロータを有する再構成可能な無人航空機の、正方形のペイロードについての追跡比較のグラフ表示を示す。 本明細書のいくつかの実施形態による、クワドロータを有する再構成可能な無人航空機の、正方形のペイロードについての追跡比較のグラフ表示を示す。

本明細書のいくつかの実施形態による、図１の再構成可能な無人航空機を使用してペイロードを効率的に運搬する方法を示す流れ図である。

本明細書の実施形態並びにその様々な特徴及び有利な詳細は、添付の図面に示され、以下の説明に詳述される非限定的な実施形態を参照してより完全に説明される。本明細書の実施形態を不必要に不明瞭にしないために、周知の構成要素及び処理技術の説明は省略する。本明細書で使用される例は、本明細書の実施形態が実施され得る方法の理解を容易にすること、及び当業者が本明細書の実施形態を実施することをさらに可能にすることのみを意図している。したがって、例は、本明細書の実施形態の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

上述したように、ペイロード配送を効率的に実行するために、ペイロードの形状及びサイズに基づいてその形状をリアルタイムで再構成する無人航空機が必要とされている。ここで図面、より詳細には図１～図６を参照する。同様の参照符号は図面全体を通して一貫して対応する特徴を示しており、好ましい実施形態が示されている。

図１は、本明細書のいくつかの実施形態による、再構成可能な無人航空機１００の概略図を示す。再構成可能な無人航空機１００は、１つ又は複数のロータユニット１０２Ａ～Ｎと、１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎと、１つ又は複数のパイプ１０６Ａ～Ｎとを含む。１つ又は複数のロータユニット１０２Ａ～Ｎは、１つ又は複数のバッテリスロットを含む。いくつかの実施形態では、１つ又は複数のバッテリスロットの各々は、１つ又は複数のロータユニット１０２Ａ～Ｎに電力を供給するバッテリを含む。バッテリは、リチウムイオン電池及びリチウムポリマー電池の少なくとも一方であってもよい。いくつかの実施形態では、１つ又は複数のロータユニット１０２Ａ～Ｎは、再構成可能な無人航空機が機体データを遠隔装置に通信し、遠隔装置からコマンドを受信することを可能にする通信モジュールを含む。遠隔装置は、パーソナルコンピュータ、携帯電話、タブレット、又はデジタルアシスタント装置のいずれかであってもよい。いくつかの実施形態では、機体データは、位置データ及び機体形成データを含む。

シザーユニット１０４Ａは、ロータユニット１０２Ａ及び１０２Ｂに隣接して結合することができる。１つ又は複数のロータユニット１０２Ａ～Ｎは、再構成可能な無人航空機１００の角に配置することができる。１つ又は複数のロータユニット１０２Ａ～Ｎに接続された１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎは、ペイロードの形状及びサイズに基づいて、再構成可能な無人航空機１００の長さ及び向きを調整する。シザーユニット１０４Ａの一端をロータユニット１０２Ａに接続することができ、シザーユニット１０４Ａの別の端部をロータユニット１０４Ｂに接続することができる。ペイロードは、正方形のペイロード又は長方形のペイロードであってもよい。

１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎの長さは、１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎの伸長プロセス又は圧縮プロセスのためのリニアアクチュエータを使用して、変更することができる。１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎは、シザー機構を使用して、再構成可能な無人航空機１００内にペイロードを収めるために、１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎの伸長又は圧縮のうちの少なくとも一方を実行するように構成される。いくつかの実施形態では、１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎは、高品質炭素繊維シートで作製される。いくつかの実施形態では、再構成可能な無人航空機１００は、通信モジュールで受信されたコマンドに基づいて、１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎの伸長又は圧縮のうちの少なくとも一方を実行する。

１つ又は複数のパイプ１０６Ａ～Ｎは、リアルタイムで第１の位置から第２の位置にペイロードを配送するために、１つ又は複数のブラシレス直流（ＤＣ）モータと、１つ又は複数のプロペラとを含む。１つ又は複数のパイプ１０６Ａ～Ｎは、炭素繊維パイプであってもよい。１つ又は複数のブラシレスＤＣモータ及び１つ又は複数のプロペラは、１つ又は複数のパイプ１０６Ａ～Ｎの各々の端部に取り付けることができる。１つ又は複数のパイプ１０６Ａ～Ｎは、１つ又は複数のロータユニット１０２Ａ～Ｎの各々の外側の角に挿入される。いくつかの実施形態では、ブラシレスＤＣモータ及び１つ又は複数のプロペラは、同軸に配置される。

いくつかの実施形態では、１つ又は複数のロータユニット１０２Ａ～Ｎは、飛行コントローラ及びパラシュートシステムを含む。飛行コントローラ及びパラシュートシステムを含むロータユニット１０２Ａは、他のロータユニット１０２Ｂ～Ｎの間に分散することができる。飛行コントローラは、遠隔装置から受信したコマンドに基づいて、再構成可能な無人航空機１００を制御する。いくつかの実施形態では、飛行コントローラは、再構成可能な無人航空機１００を制御して第１の位置に正しく着陸させ、再構成可能な無人航空機１００内にペイロードを収めるために、１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎが伸長又は圧縮の少なくとも一方を行うことを可能にし、ペイロードを配送するために第２の位置に向けて離陸するように構成される。パラシュートシステムは、環境問題が発生した場合に、落下中にパラシュートを放出し、再構成可能な無人航空機１００の安全な着陸を保証する。

いくつかの実施形態では、１つ又は複数のロータユニット１０２Ａ～Ｎは、ペイロードの位置、ペイロードの長さ、又はペイロードの幅のうちの少なくとも１つを分析するように構成されたカメラを含む。再構成可能な無人航空機１００は、１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎがペイロードの分析された位置、長さ、及び幅に基づいて長さ及び向きを調整することを可能にする。カメラは、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）カメラであってもよい。いくつかの実施形態では、ＣＭＯＳカメラは、ＣＭＯＳカメラ内で画像を生成するＣＭＯＳセンサを含む。カメラを含むロータユニット１０２Ａは、他のロータユニット１０２Ｂ～Ｎに分散することができる。いくつかの実施形態では、カメラは、ペイロードの正確な位置及び寸法を識別するために第１の位置の環境を分析する。

１つ又は複数のロータユニット１０２Ａ～Ｎは、地球上の場所の位置データ及び時刻データを計算するための全地球測位システム（ＧＰＳ）モジュールを含むことができる。いくつかの実施形態では、１つ又は複数のロータユニット１０２Ａ～Ｎは、衛星ベースの測位システムから導出された位置データの精度を高めるためにリアルタイムキネマティック（ＲＴＫ）システムを含む。衛星ベースの測位システムは、ＧＰＳを含む全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）であってもよい。

ＧＰＳを含むロータユニット１０２Ａは、他のロータユニット１０２Ｂ～Ｎに分散することができる。飛行コントローラ、パラシュートシステム、カメラ、及びＧＰＳモジュール又はＲＴＫシステムを含むロータユニット１０２Ａは、他のロータユニット１０２Ｂ～Ｎの飛行コントローラ、パラシュートシステム、カメラ、及びＧＰＳモジュール又はＲＴＫシステムに分散することができる。飛行コントローラ、パラシュートシステム、カメラ、及びＧＰＳモジュール又はＲＴＫシステムは、１つ又は複数のロータユニット１０２Ａ～Ｎのいずれかに存在することができる。

いくつかの実施形態では、通信は、シリアル周辺インターフェース（ＳＰＩ）又は集積回路間（Ｉ２Ｃ）プロトコルのうちの少なくとも１つを使用して、１つ又は複数のロータユニット１０２Ａ～Ｎの間で行われる。いくつかの実施形態では、１つ又は複数のロータユニット１０２Ａ～Ｎのうちの任意の２つのロータユニット間の配線は、１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎを通る。いくつかの実施形態では、１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎの様々な長さは、リニアアクチュエータによって達成される。いくつかの実施形態では、リニアアクチュエータは摺動機構を含む。

再構成可能な無人航空機１００は、ペイロードに接近し、ペイロードの上でホバリングする。１つ又は複数のロータユニット１０２Ａ～Ｎのいずれかの内部のカメラは、着陸前のペイロードの位置、ペイロードの長さ、又はペイロードの幅のうちの少なくとも１つを分析する。再構成可能な無人航空機１００は、ペイロードのサイズ及び形状に基づいて、１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎが１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎの長さ及び幅を調整し、再構成可能な無人航空機１００内にペイロードを収めることを可能にする。いくつかの実施形態では、再構成可能な無人航空機１００は、再構成可能な無人航空機１００内にペイロードを収めるための所望の長さを達成した後に、１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎを保持するロック機構を含む。１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎは、圧縮してペイロードを堅固に保持し、そして、拡張しないようにロック機構を用いてロックする。

再構成可能な無人航空機１００は、ペイロードが再構成可能な無人航空機１００の近傍内に来ると着陸することができ、１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎが最大限に拡張する（すなわち、伸長する）ことを可能にする。ペイロードが配置された後、１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎは、再構成可能な無人航空機１００内にペイロードを収める（すなわち、圧縮する）。再構成可能な無人航空機１００は、圧縮されると、ペイロードが１つ又は複数のロータユニット１０２Ａ～Ｎの各々の支持プレート上に載置されることを保証する。再構成可能な無人航空機１００は、第１の位置から離陸してペイロードを運搬し、第２の位置に着陸する。いくつかの実施形態では、再構成可能な無人航空機１００は、シザー機構を使用することによって、第２の位置に到達した後に１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎがペイロードを解放する（すなわち、１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎを拡張する）ことを可能にする。

いくつかの実施形態では、ペイロードが存在しないとき、１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎのシザー関節の中央にある、角度が付いたばねは、１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎを定位置に折り畳む。いくつかの実施形態では、長さ「Ｌ」ｍのシザーユニット、ｎ個のシザーについて、シザーユニット１０４Ａの範囲は［（ｎ＋１）＊Ｌ＊ｃｏｓ８０°、（ｎ＋１）＊Ｌ＊ｃｏｓ１０°］である。

図２Ａは、本明細書のいくつかの実施形態による、図１の再構成可能な無人航空機１００のロータユニット１０２Ａの等角正面図を示す。ロータユニット１０２Ａは、１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎに接続される。ロータユニット１０２Ａは、開口部２０２と、回路２０４と、スライダ２０６と、１つ又は複数のトラス２０８Ａ～Ｎとを含む。開口部２０２は、ロータユニット１０２Ａとともに１つ又は複数のパイプ１０６Ａ～Ｎを挿入するためのものである。いくつかの実施形態では、開口部２０２は折り畳みアームホルダである。回路２０４は、ロータユニット１０２Ａのデータを記録するためのプリント回路基板（ＰＣＢ）であってもよい。いくつかの実施形態では、回路２０４は飛行コントローラである。いくつかの実施形態では、回路２０４は、ロータユニット１０２Ａの動作を制御する。スライダ２０６は、シザー機構を用いて１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎの摺動運動を可能にし、それにより、１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎの伸長（拡張）又は圧縮のうちの少なくとも一方を可能にする。１つ又は複数のトラス２０８Ａ～Ｎは、ロータユニット１０２Ａに構造的強度を提供するように構成された枠組みである。

いくつかの実施形態では、ロータユニット１０２Ａは、再構成可能な無人航空機１００を制御するために、飛行コントローラ、パラシュートシステム、カメラ、ＧＰＳモジュール、又はＲＴＫシステムを含むことができる。いくつかの実施形態では、ＧＰＳモジュールは、衛星及び地上局のコンスタレーションを使用して地球上の場所の位置データ及び時刻データを計算するＧＰＳ受信機を含む。ＧＰＳ受信機は、地球上の場所の位置データ及び時刻データを用いて、ペイロードが位置する場所の位置及び時刻を計算することができる。

図２Ｂは、本明細書のいくつかの実施形態による、図１の再構成可能な無人航空機１００のロータユニット１０２Ａの等角背面図を示す。ロータユニット１０２Ａは、１つ又は複数のトラス２０８Ａ～Ｎと、トッププレート２１０と、ベースプレート２１２と、１つ又は複数のアクチュエータ２１４Ａ～Ｎと、１つ又は複数のカラム２１６Ａ～Ｎとを含む。ベースプレート２１２は、ペイロードの配送中にペイロードを支持するように構成される。いくつかの実施形態では、ベースプレート２１２は支持プレートである。いくつかの実施形態では、ペイロードはベースプレート２１２上に載置される。いくつかの実施形態では、ベースプレート２１２は炭素繊維プレートである。１つ又は複数のアクチュエータ２１４Ａ～Ｎは、１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎの長さを制御するように構成される。１つ又は複数のトラス２０８Ａ～Ｎ及び１つ又は複数のカラム２１６Ａ～Ｎは、ロータユニット１０２Ａを支持する。いくつかの実施形態では、１つ又は複数のカラム２１６Ａ～Ｎは、炭素繊維で構成される。いくつかの実施形態では、ロータユニット１０２Ａは、より良好な把持で、ペイロードが再構成可能な無人航空機１００に保持されることを可能にする曲率を含む。いくつかの実施形態では、曲率の角度は、３０度～８０度の範囲である。以上で、ロータユニット１０２Ａの機能及び説明について説明した。

図３は、本明細書のいくつかの実施形態による、図１の再構成可能な無人航空機１００のシザーユニット１０４Ａの等角正面図を示す。シザーユニット１０４Ａは、平行に配置された１つ又は複数のシザー機構を含む。シザーユニット１０４Ａの端部は、ロータユニット１０２Ａと接続するように構成される。いくつかの実施形態では、シザーユニット１０４Ａの上部はアクチュエータと接続するように構成され、シザーユニット１０４Ａの下部は１つ又は複数のトラス２０８Ａ～Ｎのシザーユニットコネクタと接続するように構成される。シザーユニット１０４Ａの長さは、リニアアクチュエータを使用して、シザーユニット１０４Ａの伸長プロセス又は圧縮プロセスの少なくとも一方で作動される。いくつかの実施形態では、シザー機構を有するシザーユニット１０４Ａによって、様々な長さのシザーユニット１０４Ａが達成される。

シリアル周辺インターフェース（ＳＰＩ）又は集積回路間（Ｉ２Ｃ）プロトコルのうちの少なくとも１つを用いて隣接するロータユニット１０２Ａ、１０２Ｂ間で通信するために、配線をシザーユニット１０４Ａの内部に配置することができる。

図４は、本明細書のいくつかの実施形態による、クワドロータを有する再構成可能な無人航空機１００のシミュレーションのユーザインターフェース４００を示す。シミュレーションは、質量１ｋｇの正方形のペイロードを有する再構成可能な無人航空機１００及びクワドロータを含む。正方形のペイロードは、長さ０．５５ｍ及び幅０．５５ｍとすることができる。クワドロータは、ペリカンクワドロータであってもよい。ユーザインターフェース４００は、再構成可能な無人航空機１００の１つ又は複数のシミュレーション画像４０２Ａ～Ｄと、クワドロータの１つ又は複数のシミュレーション画像４０４Ａ～Ｄとを含む。再構成可能な無人航空機１００の１つ又は複数のシミュレーション画像４０２Ａ～Ｄは、再構成可能な無人航空機１００によって実行された攻撃的操縦を示し、クワドロータの１つ又は複数のシミュレーション画像４０４Ａ～Ｄは、攻撃的操縦を実行することによるクラッシュを示す。

図５Ａ～図５Ｃは、本明細書のいくつかの実施形態による、クワドロータを有する再構成可能な無人航空機１００の、正方形のペイロードについての追跡比較のグラフ表示を示す。図５Ａは、再構成可能な無人航空機１００及びクワドロータの正方形のペイロードの位置軌道のグラフ表示５０２を示す。グラフ表示５０２は、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向の位置追跡を含む。ｔ＝１８秒後の一定の線は、クワドロータのクラッシュを示し、再構成可能な無人航空機１００は、所望の軌道との、正方形のペイロードについての改善された位置軌道追跡を示す。

図５Ｂは、再構成可能な無人航空機１００及びクワドロータの正方形のペイロードの位置追跡性能のグラフ表示５０４を示す。グラフ表示５０４は、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向の位置誤差を含む。再構成可能な無人航空機１００は、正方形のペイロードについて改善された位置追跡性能を示す。

図５Ｃは、再構成可能な無人航空機１００及びクワドロータの正方形のペイロードの姿勢追跡性能のグラフィック表現５０６を示す。グラフィック表現５０６は、φ（ファイ）度、θ（シータ）度、及びψ（プサイ）度の姿勢誤差を含む。再構成可能な無人航空機１００は、正方形のペイロードについて改善された姿勢追跡性能を示す。

再構成可能な無人航空機１００は、質量中心（ＣＯＭ）の不均衡がない１ｋｇの長方形ペイロードについても、改善された位置軌道追跡、位置追跡性能、及び姿勢追跡性能を示す。長方形のペイロードは、長さ０．５５ｍ及び幅０．３３ｍとすることができる。

図６は、本明細書のいくつかの実施形態による、図１の再構成可能な無人航空機１００を使用してペイロードを効率的に運搬する方法６００を示す流れ図である。ステップ６０２において、第１の位置の位置データ及び時刻データに基づいて、ペイロードは、再構成可能な無人航空機１００によって接近される。ステップ６０４において、ペイロードの正確な位置及び寸法を識別するために、第１の位置の環境がカメラを用いて分析される。ステップ６０６において、再構成可能な無人航空機１００は、再構成可能な無人航空機１００内に収まるペイロードの近傍に着陸する。ステップ６０８において、１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎのそれぞれの長さ及び向きがペイロードの寸法に基づいて調整され、１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎは、シザー機構を使用して、１つ又は複数のシザーユニット１０４Ａ～Ｎの伸長又は圧縮のうちの少なくとも一方を実行し、ペイロードを把持する。いくつかの実施形態では、ユーザは、再構成可能な無人航空機にペイロードを配置することができる。ステップ６１０において、再構成可能な無人航空機１００はペイロードとともに第２の位置に向けて離陸する。

特定の実施形態の前述の説明は、本明細書の実施形態の一般的な性質を十分に明らかにするので、他者は、現在の知識を適用することによって、一般的な概念から逸脱することなく、そのような特定の実施形態を様々な用途に容易に修正及び／又は適合させることができ、したがって、そのような適合及び修正は、開示された実施形態の均等物の意味及び範囲内で理解されるべきであり、理解されるように意図される。本明細書で使用される表現又は用語は、説明のためのものであり、限定のためのものではないことを理解されたい。したがって、本明細書の実施形態を好ましい実施形態に関して説明してきたが、当業者であれば、本明細書の実施形態は、添付の特許請求の趣旨及び範囲内で修正して実施し得ることを認識するであろう。

Claims (8)

1. ペイロードをリアルタイムで配送するために前記ペイロードの形状及びサイズに基づいてその形状を再構成する再構成可能な無人航空機（１００）であって、
   １つ又は複数のバッテリスロットと、データを遠隔装置に通信し、前記遠隔装置からコマンドを受信するように構成された通信モジュールとを備える１つ又は複数のロータユニット（１０２Ａ～Ｎ）を備え、
   前記１つ又は複数のロータユニット（１０２Ａ～Ｎ）と接続され、前記１つ又は複数のロータユニット（１０２Ａ～Ｎ）が前記遠隔装置から前記コマンドを受信したときに、前記ペイロードの前記形状及び前記サイズに基づいて前記再構成可能な無人航空機（１００）の長さ及び向きを調整する１つ又は複数のシザーユニット（１０４Ａ～Ｎ）であって、
   シザー機構を使用して、前記再構成可能な無人航空機（１００）内に前記ペイロードを収めるために、前記１つ又は複数のシザーユニット（１０４Ａ～Ｎ）の伸長又は圧縮の少なくとも一方を実行する
   ように構成された、１つ又は複数のシザーユニット（１０４Ａ～Ｎ）と、
   リアルタイムで第１の位置から第２の位置に前記ペイロードを配送するために、１つ又は複数のブラシレス直流（ＤＣ）モータ及び１つ又は複数のプロペラを備える１つ又は複数のパイプ（１０６Ａ～Ｎ）と
   を特徴とする、再構成可能な無人航空機（１００）。
2. 前記１つ又は複数のロータユニット（１０２Ａ～Ｎ）の各々は、前記再構成可能な無人航空機（１００）を制御するために、前記１つ又は複数のロータユニット（１０２Ａ～Ｎ）の間に分配する飛行コントローラ、パラシュートシステム、カメラ、全地球測位システム（ＧＰＳ）モジュール、又はリアルタイムキネマティック（ＲＴＫ）のいずれかを備える、請求項１に記載の再構成可能な無人航空機（１００）。
3. 前記カメラは、前記再構成可能な無人航空機（１００）が前記ペイロードに接近したときの前記ペイロードの位置、前記ペイロードの長さ、又は前記ペイロードの幅のうちの少なくとも１つを分析する、請求項１に記載の再構成可能な無人航空機（１００）。
4. 前記１つ又は複数のロータユニット（１０２Ａ～Ｎ）は、前記再構成可能な無人航空機（１００）内に前記ペイロードを収めるために、前記ペイロードの前記サイズ及び前記形状に基づいて前記１つ又は複数のシザーユニット（１０４Ａ～Ｎ）の前記長さを調整する１つ又は複数のアクチュエータを備える、請求項１に記載の再構成可能な無人航空機（１００）。
5. 前記１つ又は複数のシザーユニット（１０４Ａ～Ｎ）の前記長さは、前記１つ又は複数のアクチュエータを使用して作動され、前記１つ又は複数のシザーユニット（１０４Ａ～Ｎ）を伸長及び圧縮する、請求項１に記載の再構成可能な無人航空機（１００）。
6. 前記１つ又は複数のアクチュエータは、前記シザー機構の長さを制御するための１つ又は複数のリニアアクチュエータを備え、前記１つ又は複数のシザーユニット（１０４Ａ～Ｎ）は、平行シザー機構を使用して、前記１つ又は複数のシザーユニット（１０４Ａ～Ｎ）の前記伸長又は圧縮のうちの少なくとも一方を実行する、請求項６に記載の再構成可能な無人航空機（１００）。
7. 前記１つ又は複数のシザーユニット（１０４Ａ～Ｎ）は、前記再構成可能な無人航空機（１００）内に前記ペイロードが収まるときに前記１つ又は複数のシザーユニット（１０４Ａ～Ｎ）をロックするロック機構を備える、請求項１に記載の再構成可能な無人航空機（１００）。
8. 前記再構成可能な無人航空機（１００）は、前記１つ又は複数のシザーユニット（１０４Ａ～Ｎ）の長さを変更する際の自由度を使用して、前記ペイロードの前記形状及び前記サイズと一致するように１つ又は複数の異なる形状に再構成される、請求項１に記載の再構成可能な無人航空機（１００）。

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